La mecánica se une sin problemas a la electrónica en el diseño de PCBs multiplaca

Si realmente te tomas el tiempo para apreciar el diseño de PCB, encontrarás que las placas de circuito son tanto una obra de arte como impulsadas por la ciencia y la ingeniería. El diseño de PCB de múltiples tarjetas solo expande las posibilidades en términos de forma, función y capacidades. La realidad es que muchos productos son sistemas de múltiples tarjetas, y la necesidad de integrar múltiples PCBs en un solo paquete o ecosistema es un área especializada del desarrollo electrónico.

¿Qué hace que los sistemas de múltiples tarjetas sean más complejos que trabajar con una sola PCB? No se trata de la dificultad del concepto, sino del hecho de que las interconexiones de múltiples tarjetas pueden ser propensas a errores. Además, la revisión manual y la verificación a posteriori son consumidoras de tiempo y, francamente, dejan mucho que desear en términos de precisión. Siempre que esto sucede, la industria de EDA interviene con una serie de herramientas de diseño y verificación que pueden verificar fácilmente la conectividad en sistemas de múltiples tarjetas. Si nunca has visto estas herramientas en acción, aquí hay una lista de los grandes problemas que resuelven tanto mecánica como eléctricamente.

El Lado Mecánico

Ahorro de Espacio Sin el Costo

Los diseños de múltiples tarjetas te ofrecen varias maneras interesantes de hacer un uso eficiente del espacio disponible en tu carcasa. Comparado con otra opción, como una PCB rígido-flexible, los sistemas de múltiples tarjetas tienden a costar menos debido al menor costo de fabricación de las PCBs y el menor costo de las interconexiones entre tarjetas.

¿Cómo puedes lograr esta eficiencia de espacio en sistemas de múltiples tarjetas? Aquí tienes algunas ideas:

• Apilamiento de tarjetas con cabezales o conectores tipo mezanina
• Apilamiento en ángulo recto a lo largo de las paredes de la carcasa
• Apilamiento de tarjetas usando rieles mecánicos en la carcasa
• Interconexiones de bajo perfil usando conectores de borde
• Apilamiento o interconexiones en ángulos extraños usando cintas de circuito impreso flexible (FPC)

Estas técnicas de apilamiento e interconexión requieren explorar la dimensión Z dentro de tu carcasa. Eso significa que necesitas, como mínimo, herramientas de visualización 3D usando formatos de modelo 3D estándar para la PCB y sus componentes.

¿Qué pasa con la verificación de errores? Obviamente, las herramientas de diseño 3D te permiten orientar tus tarjetas de la manera que quieras, pero ¿cómo sabrás que encajan correctamente y sin interferencias mecánicas? Aquí es cuando es el momento de involucrar a un ingeniero MCAD para que se encargue de estas tareas de diseño.

Trabaja con tu Ingeniero Mecánico

El diseño de PCBs de múltiples tarjetas requiere que salgas de tu silo y trabajes directamente con un ingeniero mecánico. El ingeniero mecánico juega un papel muy importante en el diseño de sistemas de múltiples tarjetas que va más allá de crear una carcasa. Su trabajo se extiende a varias tareas de diseño importantes que impactarán tu diseño eléctrico:

• Planificación de rutas de cables o alambrado
• Planificación del orden de ensamblaje mecánico y eléctrico en la carcasa
• Determinación de aberturas en la carcasa para botones, conectores, etc.
• Identificación de colisiones entre componentes en el producto
• Incorporación de elementos de enfriamiento activos o pasivos

La parte más importante del desarrollo de productos en términos de diseño mecánico es la forma y el ajuste dentro de la carcasa, incluyendo en lo que se refiere al ensamblaje de múltiples PCBs en un sistema. Estrechamente relacionado con el diseño mecánico está el diseño eléctrico, ya que la energía y la señal necesitarán pasar entre las tarjetas. Aquí es donde las herramientas de diseño de múltiples tarjetas directamente en tu plataforma CAD pueden ayudar a mantener tu diseño en orden y libre de errores eléctricos.

El Lado Eléctrico

Dentro de una única PCB, el diseño eléctrico es el mismo tanto si se trata de una sola PCB como de una PCB de múltiples tarjetas. Las herramientas de diseño y enrutamiento desempeñan las funciones importantes de verificar el diseño contra restricciones y automatizar el proceso de creación del diseño de la PCB. En el dominio de múltiples tarjetas, tienes varias tarjetas con las que lidiar, y deben definirse conexiones entre esas tarjetas. Aquí es donde las características de diseño de dominio de múltiples tarjetas entran en juego para asegurar que el diseño eléctrico sea correcto.

Las herramientas de diseño de PCB de múltiples tarjetas pueden verificar la conectividad de redes entre diferentes tarjetas basándose en sus interconexiones mecánicas a través de conectores o cableado. El sistema DRC en el dominio de múltiples tarjetas asegura que las redes correctas se conectarán cuando cada tarjeta en el sistema se una. Al acoplarse en el conector, las violaciones de conexión de red lógica pueden ser detectadas por el motor ERC.

Cuando tienes superficies de acoplamiento entre conectores o conexiones de borde, la verificación de reglas se centra en prevenir cortocircuitos o incompatibilidades en la disposición de los pines de los conectores.

Todavía deberías revisar tus asignaciones de pines para sus conexiones de red individuales y orientaciones como parte de una revisión de diseño regular, pero una función de verificación de reglas de interconexión de múltiples tarjetas te ayuda a detectar estos problemas entre sesiones de revisión. Con un conector de placa a placa de alto número de pines, como aquellos que involucran cientos de conexiones, esto es un enorme ahorro de tiempo ya que podría detectar un error muy importante y posiblemente eliminar horas de redireccionamiento.

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